Celuloza

Celuloza
Wzór strukturalny celulozy: kilka równoległych łańcuchów zbudowanych z połączonych pierścieni glukozy, z zaznaczonymi liniami przerywanymi wiązaniami wodorowymi między łańcuchami i wewnątrz nich.
Ogólne informacje
Wzór chemiczny

(C6H10O5)n

Masa molowa

160 000–560 000 g/mol

Monomery

D-glukoza (C6H12O6)

Identyfikacja
Numer CAS

9004-34-6

PubChem

14055602

DrugBank

DB14158

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Więcej identyfikatorów i właściwości może znajdować się w Wikidanych
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Celuloza (łac. cellula ‘komórka’) – nierozgałęziony biopolimer, polisacharyd zbudowany liniowo z 3000–14 000 cząsteczek D-glukozy połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi (masa molowa 160–560 kg/mol). Łańcuchy te mają długość około siedmiu mikrometrów. Wiązanie β przyczynia się do utworzenia sztywnych, długich nitek, które układają się równolegle, tworząc micele połączone mostkami wodorowymi. Uważana jest za najpowszechniej występujący biopolimer na Ziemi.

Biosynteza

Głównymi producentami celulozy są rośliny naczyniowe, których biosynteza przebiega w błonie komórkowej. Celuloza wytwarzana jest też przez większość glonów, różne bakterie, a nawet zwierzęta – osłonice. Substratem do jej biosyntezy jest glukoza, która w pierwszym etapie jest fosforylowana za pomocą heksokinazy do glukozo-6-fosforanu, który pod wpływem fosfoglukomutazy(inne języki) jest izomeryzowany do glukozo-1-fosforanu(inne języki):

glukoza + ATP ⇄ glukozo-6-fosforan + ADP
glukozo-6-fosforan ⇄ glukozo-1-fosforan(inne języki)

Glukozo-1-fosforan ulega następnie kondensacji z UTP z wytworzeniem urydyno 5'-difosfoglukozy(inne języki) (UDP-glukozy):

glukozo-1-fosforan + UTP ⇄ UDP-glukoza(inne języki) + PPi

Reakcję tę katalizuje pirofosforylaza UDP-glukozy(inne języki) (UDP-glukoza jest aktywną formą glukozy i służy jako substrat do biosyntezy także innych cukrów, np. sacharozy i glikogenu).

Kolejnym etapem jest polimeryzacja UDP-glukozy, w wyniku czego powstają łańcuchy β-glukanu, które krystalizują, tworząc końcowy produkt – celulozę.

Otrzymywanie

Na skalę przemysłową celulozę otrzymuje się z drewna metodą siarczynową (działanie Ca(HSO3)2), siarczanową (działanie mieszaniną NaOH, Na2S, Na2CO3 i Na2SO4) lub natronową (działanie NaOH). Wszystkie one prowadzą do roztworzenia ligniny, podczas gdy w warunkach procesów celuloza pozostaje nienaruszona i można ją wyizolować i oczyścić.

Właściwości

Łańcuch celulozy zbudowany jest z reszt β-glukoz połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi i stabilizowany dodatkowo wiązaniami wodorowymi

W czystej postaci celuloza jest białą, pozbawioną smaku i zapachu, nierozpuszczalną w wodzie substancją. W środowisku wodnym rozpuszcza się w odczynniku Schweizera. Ulega estryfikacji (podobnie jak alkohole), co wykorzystuje się do wytwarzania azotanu oraz octanu celulozy.

Jej trawienie przez przeżuwaczy umożliwia grupa enzymów zwanych celulazami.

Jest składnikiem budulcowym ściany komórkowej roślin wyższych (np. drewno zawiera zwykle 45–50% celulozy, zaś bawełna ok. 90%) oraz niektórych glonów, grzybów i bakterii. Występuje z innymi substancjami podporowymi (np. ligniną, pektyną, hemicelulozą). Najwięcej celulozy zawierają niektóre włókna, na przykład lnu lub juty, oraz włoski okrywające nasiona bawełny (nawet ponad 90%).

Zastosowanie

Sproszkowana celuloza stanowi znany adsorbent stosowany w chromatografii cienkowarstwowej i kolumnowej, ma zastosowanie w produkcji tabletek i kapsułek jako substancja wypełniająca (do 50%), wiążąca (5–20%) i rozsadzająca (3–15%), a celuloza mikrokrystaliczna jako substancja pomocnicza w praktyce farmaceutycznej (FP VIII: cellulosum microcrystallinum). Spełnia funkcję czynnika stabilizującego w zawiesinach oraz zmniejsza sedymentację substancji leczniczych w czopkach. Grupy hydroksylowe celulozy mogą być estryfikowane różnymi kwasami lub tworzyć połączenia eterowe. Tego typu pochodne są stosowane w preparatach farmaceutycznych i lecznictwie, na przykład metyloceluloza, sól sodowa karboksymetylocelulozy, koloksylina. Jest surowcem w przemyśle włókienniczym, papierniczym, a także w produkcji materiałów wybuchowych (nitroceluloza), lakierów oraz tworzyw sztucznych.

Zobacz też

Uwagi

  1. ↑ W skrobi, zbudowanej również z reszt glukozy, występują łańcuchy z wiązaniami α-1,4-glikozydowymi oraz odgałęzienia α-1,6-glikozydowe.

Przypisy

  1. 1 2 3 Cellulose, [w:] NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards [online], National Institute for Occupational Safety and Health [dostęp 2019-01-23] (ang.).
  2. 1 2 Encyklopedia techniki. Chemia, Władysław Gajewski (red.), Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1965, OCLC 33835352.
  3. ↑ Cellulose [PDF], karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich, Merck, 5 maja 2025, numer katalogowy: 435236 [dostęp 2026-08-03].
  4. 1 2 Cellulose, microcrystalline [PDF], karta charakterystyki produktu Thermo Fisher Scientific Chemicals, 21 grudnia 2025, numer katalogowy: A17730 [zarchiwizowane 2026-08-03] (ang.).
  5. 1 2 Stanisław Kohlmünzer, Farmakognozja. Podręcznik dla studentów farmacji, wyd. 5, Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2003, s. 669, ISBN 83-200-2846-9.
  6. ↑ John McMurry, Chemia organiczna, wyd. 2, t. 4, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005, s. 1047–1048, ISBN 83-01-14103-4.
  7. 1 2 3 4 Stanisław Janicki, Adolf Fiebig, Małgorzata Sznitowska, Farmacja stosowana. Podręcznik dla studentów farmacji, Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2008, s. 719, ISBN 978-83-200-3778-4.
  8. ↑ Inder M. Saxena, R. Malcolm Brown, Cellulose Biosynthesis: Current Views and Evolving Concepts, „Annals of Botany”, 96 (1), 2005, s. 9–21, DOI: 10.1093/aob/mci155, PMID: 15894551, PMCID: PMC4246814 (ang.).
  9. 1 2 3 4 5 6 7 Anand B. Balaji, Harshini Pakalapati, Mohammad Khalid, Rashmi Walvekar, Humaira Siddiqui, Natural and synthetic biocompatible and biodegradable polymers, [w:] Biodegradable and Biocompatible Polymer Composites. Processing, Properties and Applications. Part One: Characterization, Synthesis, and Preparation of Biodegradable Composites, Navinchandra Gopal Shimpi (red.), Elsevier, 2018, s. 3–32, DOI: 10.1016/b978-0-08-100970-3.00001-8, ISBN 978-0-08-100970-3 (ang.).
  10. ↑ Robert Kincaid Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell, Biochemia Harpera ilustrowana, wyd. 6, Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2008, s. 42, ISBN 978-83-200-3573-5.
  11. B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia. Krotkie wyklady, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2004, ISBN 83-01-13872-6.
    1. 1 2 3 4 S. 342–343.
    2. ↑ S. 417.
  12. 1 2 3 Słownik tematyczny. Biologia, cz. 1, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2011, s. 35, ISBN 978-83-01-16529-1.
  13. 1 2 celuloza, [w:] Mały słownik chemiczny, Jerzy Chodkowski (red.), wyd. 5, Warszawa: Wydawnictwo „Wiedza Powszechna”, 1976, s. 89–90.
  14. 1 2 Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 67, ISBN 83-7183-240-0, OCLC 749698778.